DE2203107C3 - Verfahren und Einrichtung zur Beschleunigung der Kondensation des im Schadensfall aus dem Druckbehälter eines wassergekühlten Kernreaktors austretenden Dampfes - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Beschleunigung der Kondensation des im Schadensfall aus dem Druckbehälter eines wassergekühlten Kernreaktors austretenden DampfesInfo
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- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
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- G21C9/012—Pressure suppression by thermal accumulation or by steam condensation, e.g. ice condensers
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Description
40
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung der Kondensation des im Schadensfall
aus dem Druckbehälter eines wassergekühlten Kernreaktors austretenden Dampfes mittels eines Wasser
enthaltenden Kondensationsraumes, in den der Dampf aus dem den Reaktorbehälter umgebenden Druckraum
durch Kanäle strömt, wobei dem Dampf vor dem Eintritt in das Wasser des Kondensationsraumes
Wasser in fein verteilter Form zugemischt wird. Sie so betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens. Bei Schäden an den Druckwasser· oder Dampf fahrenden Teilen eines Kernreaktors kann es
innerhalb des den Reaktor umgebenden Sicherheitsbehälters zu einem diesen gefährdenden Druckaufbau ss
kommen, so daß es erforderlich ist den Druck durch Zwangskondensation des Dampfes auf zulässige Werte
abzubauen.
Aus der Zeitschrift »Atomwirtschaft«, Februar 1968,
S. 96 ist es bekannt zur Beschleunigung der Kondensa- w
tion dem Dampf vor Eintritt in das Wasser des Kondensationsraumes Wasser in fein verteilter Form
luzumischen. Dies geschieht durch die Sicherheitsbehäller-Sprühsysteme;
der Kondensationsraum ist nicht getrennt angeordnet es
Für in beschränktem Raum, 2. B. auf einem Schiff tinterzubringtnde Reaktoren ist es auch bekannt den
Dampf aus dem Druckruum (sog, Drywell) durch Kanäle.
in einem üblicherweise unterhalb oder seitlich des Reaktors angeordneten Behälter (sog, Wetwell) zu
leiten, der teilweise mit Wasser gefüllt ist Bei ausreichender Bemessung der Wassermenge wird der
aus dem schadhaften Reaktordruckbehälter ausströmende Dampf hier kondensiert während die von dem
Dampf mitgerissenen Gase (beispielsweise Luft) wieder aus dem Wasser entweichen. Der in das Wasser
eintretende Dampfstrahl erfährt dabei infolge der an seiner Peripherie stattfindenden Kondensation eine
fortlaufende Querschnittsverminderung, so daß ein etwa kegelförmiger, in das Wasser ragender Dampfkörper
entsteht Ist die Einströmgeschwindigkeit des Dampfes sehr niedrig, so bildet sich der Dampfkegel nicht weil
die übertragene kinetische Energie zu niedrig ist Einzelne Blasen perlen dann im Wasser auf. Ist die
Einströmgeschwindigkeit des Dampfes zu hoch, ist wegen der hohen anfallenden Kondensationswärme die
gleichmäßige Verteilung nicht mehr möglich unJ es steigen ebenfalls Blasen im Wasser auf. Die Möglichkeit
zur Kondensation wird dabei durch die Größe der Mantelfläche dieses Kegels entscheidend begrenzt
Hieraus ergeben sich Mindestanforderungen an den Querschnitt der vom Druck- in den Kondensationsraum
führenden Kanäle, die beim Übergang zu Reaktoren höherer Leistung leicht zu Abmessungen der Kanäle
führen, die den Sicherheitsbehälter in unzulässiger Weise schwächen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zu Beschleunigung der Kondensation des im Schadensfall
aus dem Druckbehälter eines wassergekühlten Kernreaktors austretenden Dampfes dergestalt daß die
den Dampf aus dem Druckraum in den Kondensationsraum leitenden Kanäle in ihren Abmessungen verringert
werden können. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung anzugeben, die zur Durchführung
dieses Verfahrens geeignet ist
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das
Wasser aus dem Kondensationsr.aum de 7ch Öffnungen
in den Kanälen in den Dampfstrom eintritt und durch dessen kinetische Energie mitgerissen und in Tropfenform
überführt wird.
Dieses Verfahren ist durch den Verzicht auf die Verwendung von im Schadensfall erst zu betätigenden
Ventilen und anderen bewegten Teilen inhärent sicher. Gegenüber anderen Stoffen, beispielsweise Silberjodid,
die in noch größerem Maße Kondensationskerne bi'den, hat Wasser den Vorteil, in der Anlage ohnehin
vorhanden zu sein and später nicht aus dem Kondensat entfernt werden zu müssen.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß
die den Druckraum mit dem Kondensationsraum verbindenden Kanäle öffnungen aufweisen, die mit
einem Wasser enthaltenden Behälter verbunden sind. Dieser Behälter ist vorzugsweise der Kondensationsraum selbst mit dem in ihm enthaltenen Wasser.
Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet daß die
Öffnungen in den Kanälen die Form von die Wandung der Kanäle durchdringenden und mit ihrer Öffnung in
den Dampfstrom ragenden Rohren aufweisen, die ganz oder teilweise in Strömungsrichtung abgewinkelt sind.
Hierdurch wird erreicht daß die kinetische Energie des in den Kanälen strömenden Dampfes das aus den
Rohren austretende Wasser mitreißt und in Tropfenform überführt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Öffnungen in den Kanälen unterhalb des Wasserspiegels in dem Kondensationsraum
liegen, wodurch die Zufuhr von Wasser für die Beschleunigung der Kondensation in einfacher Weise
sichergestellt ist
Der Eintritt von Wasser in die Kanäle wird gemäß
einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erleichtert, daß der Querschnitt der Kanäle in Strömungsrichtung
vor den öffnungen verengt und/oder hinter diesen ι ο
erweitert ist Der hierdurch in Strömungsrichtung im Bereich der öffnungen hervorgerufene Unterdruck ist
dazu geeignet, das Wasser oder den sonstigen, Kondensationskerne bildenden Stoff in verstärktem
Maße in den Dampfstrom zu saugen. ι s
Eine Einrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt
F i g. 1 in vereinfachter Form einen senkrechten Längsaxialschnitt durch eine Kernreaktoranlage und
F i g. 2 in vergrößertem Maßstabe einen der Kanäle, die den Druckraum und den Kondensationsraum der
Anlage nach F i g. t miteinander verbinden.
Die F i g. 1 zeigt einen Druckbehälter (1), in dt.n ein
hier nicht näher beschriebener Kernreaktor angeordnet ist, sowie einen Primärkreislauf (2), der die im Reaktor
erzeugte Wärme in einem Wärmeaustauscher (3) an einen Sekundärkreislauf (4) abgibt Eine diesen umschließende
Abschirmung (5) bildet einen Sicherheitsbehälter, der in einen oberen, als Druckraum ausgestalteten
Teil (6) und einen unteren, als Kondensationsraum dienenden Teil (7) zerfällt Ferner ist ein Expansionsraum (8) vorhanden. Der bei einem Schaden (9) in dem
Reaktordruckbehälter (1) oder im Primärkreislauf (2) aus diesem ausströmende Dampf führt innerhalb des
Druckraumes (6) zu einem raschen Druckanstieg, der abgebaut wird, indem der Dampf durch Kanäle (10) in
den teilweise mit Wasser gefüllten Kondensationsraum (7) geleitet wird, wobei die öffnungen der Kanäle (10)
unterhalb des Wasserspiegels im Kondensationsraum (7) liegen. Der aus dem Reaktordruckbehälter (1)
ausströmende Dampf wird hier kondensiert, und die durch den Dampf aus dem Druckraum mitgerissenen
Gasanteile (beispielsweise Luft) entweichen aus dem Wasser des Kondensationsraumes (7) in den Expansionsraum
(8).
F i g. 2 zeigt einen der Kanäle (10), der in das Wasser
des Kondensationsraumes (7) ragt Strömt Dampf durch den Kanal (10), verdrängt dieser das normalerweise in
ihm bis zu derselben Höhe wir in den Kondensationsraum (7) stehende Wasser und bildet an seinem unteren
Ende einen Dampfkegel (U) der von Wasser umgeben ist An der Oberfläche dieses Kegels erfolgt eine
Wärmeübertragung durch Leitung und durch Vermischung mit Wirbelbildung senkrecht zur Strahlrichtung,
wodurch die Kondensationswärme auf einen weiteren Querschnitt verteilt wird. Infolge der Kondensation
wird der Querschnitt des Dampfkegels (11) kleiner, bis nach vollständiger Kondensation das Wasser infolge
der aufgenommenen kinetischen Ene'ue mit einer verhältnismäßig geringen Menge konden&ie ten Wassers
weiter nach unten strömt Um eine vollständige Kondensation des Dampfes zu erleichtern, sind in der
Wandung des Kanals (10) im Beispiel mehrere Rohre (12) angeordnet die in Strömungsrichtung abgewinkelt
sind und durch die Wasser aus dem Kondensationsraum (7) in der. Dampfst-om gelangen kann. An der Mündung
der Rohre (12) wird das Wasser durch die kinetische Energie des Dampfes mitgerissen und in Tropfen (13)
überführt die Kondensationskerne bilden und an denen sich der Dampf schon vor dem Eintritt in das Wasser des
Kondensationsraumes (7) abkühlen kann. Das Ansaugen des Wassers durch die Rohre (12) wird dadurch
erleichtert, daß der Kanal (10) unterhalb der Rohre (12)
im Querschnitt erweitert ist, wodurch in diesem Bereich ein Unterdruck auftritt
Claims (5)
1. Verfahren zur Beschleunigung der Kondensation des im Schadensfall aus dem Druckbehälter
eines wassergekühlten Kernreaktors austretenden Dampfes mittels eines Wasser enthaltenden Kondensationsraumes,
in dem der Dampf aus dem den Reaktorbehälter umgebenden Druckraum durch Kanäle strömt, wobei dem Dampf vor dem Eintritt in
das Wasser des Kondensationsraumes Wasser in fein verteilter Form zugemischt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Wasser aus dem Kondensationsraum (7) durch Öffnungen (12) in den
Kanälen (10) in den Dampfstrom eintritt und durch dessen kinetische Energie mitgerissen und in
Tropfenform (13) überführt wird.
Z Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
den Druckraum (6) mit dem Kondensationsraum (7) verbindenden Kanäle (10) Öffnungen (12) aufweisen,
die mit einen· Wasser enthaltenden Behälter verbunden sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in den Kanälen (10) die
Form von die Wandung der Kanäle (10) durchdringenden und mit ihrer Öffnung in den Dampfstrom
ragenden Rohren (12) aufweisen, die ganz oder teilweise in Strömungsrichtung abgewinkelt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (12) in jo
den Kanälen (10) unterhalb des Wasserspiegels im Kondensationsn>um (7) liegen.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Querschnitt der Kanäle (10) ir. Ströniungsrichtung vor den Öffnungen (12) verengt . nd/oder hinter
diesen erweitert ist
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Family Applications (1)
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DE2203107A Expired DE2203107C3 (de) | 1972-01-24 | 1972-01-24 | Verfahren und Einrichtung zur Beschleunigung der Kondensation des im Schadensfall aus dem Druckbehälter eines wassergekühlten Kernreaktors austretenden Dampfes |
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